GIS技术在区域经济分析中的应用

作者简介：张怡爽（1990.2-），女，甘肃省民勤县，硕士研究生，区域经济学。

摘要：目前区域经济已然成为经济研究中的一个热点，传统的区域研经济究方法很难真正反映区域空间与经济的关系，近年来许多关于区域经济的研究转向应用地理空间系统来分析经济在不同区域之间的差异、相关性等指标。本文从区域经济学的几个研究方向和地理信息系统地多种应用方法进行综述，总结近几年地理信息系统在区域经济学中的应用，并对它的前景进行展望。

关键词：GIS；区域经济；区域经济差异；产业结构布局

一、引言

地理信息系统（Geographic Information System，GIS）是一种为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统（1998年，美国国家地理信息与分析中心定义）。

地理信息系统的概念首先是由加拿大人Roger Tomlinson于1962年提出，建立了国际上首个拥有实际价值的地理信息系统——加拿大地理信息系统（Canada Geographic Information System简称”CGIS”）以来，地理信息系统在全球范围内获得了长足的发展[1]。

我国的GIS相对于其他国家起步较晚，初次提出改倡议是在70年代末。80年代后开始加速发展，在理论探索、实验技术以及软件开发和系统建立、人才培养等领域都获得了较大进展[2]。

区域经济学是地理学和经济学相互交叉形成的应用经济学。区域经济学主要研究区域内经济的特点与区域之间关系的科学，它主要阐述的是：如何实现一个区域的经济增长以及经济发展和各个区域的相互联系是怎样的还有其在全国劳动地域不同的分工地位[3]

未来的区域经济学将会朝着综合化以及多样化的趋势发展。这种发展趋势主要是由于区域经济日渐增多的复杂、多样化问题。园区经济的发展、城市化的发展、人口的区域分布、人口和资源的区域流动、区域竞争力、企业区位的选择、家庭区位的选择、住宅区位的选择等都成为了研究区域经济学的主要难题。

二、文献综述

1、GIS在区域经济学中的应用

随着科学技术尤其是互联网技术的不断发展，使得我们处于一个信息大爆炸的环境，因为这些技术的存在让信息快速传递成为可能，这也加快了全球经济一体化的进程，在此影响下产生了许多新的生产方式，同时这也深深的影响了区域经济的规划发展。根据相关数据统计，全球绝大多数的经济数据都与所处的空间密切相关，区域经济的分析与决策也就更多的凸显出了“空间”元素。目前运用广泛的区域经济研究的方法就是把GIS技术运用到相关的分析决策中去，经过实践检验，这种技术方法的运用对于人们的决策有很大的帮助，且取得了不错的效果，因此其也受到越来越多的人的青睐。[5]。

随着近几年计算机技术的持续发展，使GIS技术更加广泛的运用，但是传统的分析方法是不能判断和鉴定一些存在与区域间的经济关系，使用GIS技术能直观分析出这些联系。GIS技术将各类与空间相关的数据和地理位置相互联系组建模型而这也是它的关键特征，因此能够从空间的角度去表述和洞悉各类数据。以下几个方面概括GIS技术在区域经济分析中的应用：（1）对区域经济差异特征和区域之间相关性进行分析。（2）对区域空间格局进行分析。（3）对区域产业结构布局进行分析等。

2、总体情况

本文利用CNKI的网络平台，以及6类数据库为奠基对1991年至2013年的可持续发展进行关键词检索（表1），分析结合相关文献。在其研究内容上，首先按照年限统计并分析，用文献的数量来反映研究的进程；然后每四年作为一个基点进行标准检索，文献的被引用次数作为参考材料，最终分析每个阶段的研究内容重点、趋势。在研究方法的检索上，细化拆分主要研究方法，以13年的统计数据作为研究方法分析的要点和趋势。

6类数据库：中国博士学位论文全文数据库，中国重要会议论文全文数据库，中国学术期刊网络出版总库，中国重要报纸全文数据库，中国优秀硕士学位论文全文数据库，中国优秀硕士学位论文全文数据库增刊。

3、对区域经济差异特征和区域之间的相关性进行分析

曾庆泳，陈忠暖（2007）通过计算各地市人均GDP的空间自相关系数MoransI值，而揭示了经济发展区域差异正在逐年增大[7]。陈学刚，杨兆萍（2008）利用空间的自相关分析，证实新疆县域经济差距的先减小而后缓慢扩大的现象[8]。王世杰，赵军（2009）将视角转向中国西北地区甘肃省，通过对人均GDP全局自相关分析和局域空间自相关分析。得出甘肃省人均GDP水平呈现出较强的空间集聚性，且形成了区域经济发展的两个空间聚集中心—以嘉峪关、酒泉为中心的经济发达地区和以临夏、甘南等欠发达地区。发达地区内部经济发展有逐渐缩小趋势，欠发达地区内部差异日渐扩大[9]。

徐淑丽，陈斐（2005）利用年均GDP增长速度的数据，绘制出新疆省各县市年均GDP增长速度空间模式图。分析各地区经济发展的趋势及差异[10]。同样，胡利平，彭月，魏虹（2011）利用人均GDP和年均GDP增长速度的数据，绘制出三峡库区各县域人均GDP和年均GDP增长速度空间模式图。分析各地区经济发展的趋势及差异[11]。

曾永明，张果（2010）用因子分析法，结合探索性空间数据分析（ESDA）方法与GIS和GeoDA空间分析工具，得出四川县域经济发展水平的差异性及空间分异特征[12]。

吴克华，车家骧，苏维词（2008）借助GIS空间分析及可视化表达功能，从经济发展水平空间差异及经济与环境因素空间相关性的角度挖掘新的信息，进一步说明环境因素对经济发展的约束程度和促进作用。并将采集的县域经济数据及环境因子输入GIS数据库，建立属性数据与空间数据的关联。根据反距离权重（IDW）插值方法生成贵州省人均GDP空间异图[13]。

朱丽霞，敖荣军（2011）试图对区域化的外部经济提供更好的实证研。拟用空间自相关来验证以中心城市为圆心，20km缓冲区内的就业和70km缓冲区的就业存在着差异，从而验证技术外部性的扩散范围。实证的结果证实了本文的假设区域化外部经济的存在，并在距离中心城市1小时车程的范围内起作用，区域化外部经济作用的结果是多中心城市[14]。

李恒凯，刘小生，陈优良（2011）提出以GIS作为数据管理和模型集成平台，采用完全一体化的集成方式，对区域经济分析中常用的统计分析模型利用GIS进行重新构建，并基于这些模型，开发出了基于GIS的区域经济统计分析系统，为区域经济的统计分析提供了实用的技术方法[15]。

曹芳东，黄震方，吴江（2011）运用不平衡指数和空间统计模型对江苏省区域经济发展水平进行定量研究，并结合GIS的空间分析功能，系统分析了江苏省区域经济发展时空差异及空间格局演化。探讨了引起空间差异存在的原因是规模企业空间分布差异及人才空间分布差异[16]。

4、对区域经济空间格局进行分析

郭红，姜春晖，李晓越等人（2009）对东北地区经济空间结构演变与发展趋势进行了分析，方法是将GDP按一种特别的方式划分成五个等级，进而用MapInfo这个软件绘制出经济状况范围分布图，从图中发现东北地区也完成了从点轴式经济空间结构向空间经济一体化模式的演化，并且是沿着交通线发展[17]。

王宜强，王彬，李传华等人（2012）创造性的将GIS技术应用到对民营经济的研究中去，根据福建省民营经济发展统计数据，利用GIS技术，探讨其民营经济发展格局以及发展趋势，从区域整体的角度深刻揭示福建省民营经济发展现状、发展趋势、空间内部差异，以及社会响应，对促进未来福建省民营经济发展和全省经济协调发展提供理论基础和应用参考。其中作者将各个经济指标进行分析，并做了重心分析，直观的看到福建省民营经济空间分布呈现出显著的自相关特征，从而显示空间集聚特征明显[18]。

曾月娥，伍世代，李永实（2011）采用区域重心模型，从经济、产业等主要重心的迁移分析泉州市区域经济发展差异，并提出各县市协调发展的建议[19]。

5、对区域产业结构布局进行分析

张伟（2010）应用了GIS技术和结构偏离度研究方法通过对1999年与2008年贵州省产业结构空间演化对比分析，得出各县（区）产业结构演化方向都基本遵循配第克拉克定理，贵州省各县（区）产业结构空间演化显现出极强的差异性等结论[20]。

吴木旺，查良松（2005）提出了一个产业结构转化能力的概念，应用主成分分析将大量指标划分成四种因子，再根据4个主成分的信息贡献率，分别以其贡献率为权重加权合成各个区域的产业结构转换能力综合评估模型。在Arcview3.2软件的支持下，通过建立图形数据库与属性数据库，并用GIS软件的空间分析技术对安徽省区域产业结构转换能力的空间分异特征进行分析获，得到了产业机构转换能力与四种主成分因子的关系[21]。

三、GIS应用于区域经济学分析的几种方法

1、对区域经济差异特征和区域之间的相关性进行分析

在分析区域经济差异和相关性中常常会用到几种方法，如空间自相关分析、区域空间模式分析、基于DEM的县域经济空间宏观分析、反距离加权法等方法。

（1）空间自相关性分析方法

空间自相关分析是用来检验某种要素属性值和与它相邻空间要素上的属性值是否存在较大关联。空间自相关包含正相关以及负相关，正相关是表明某要素和其相邻空间要素的属性值为相似的，反则负相关。所以，空间自相关通常用来发现空间的聚集和异质性。全局自相关与局域自相关是空间自相关的两个形态。

A、全局自相关

全局空间自相关是对属性值在整个区域的空间特征的描述。表示全局空间自相关的方法：Moran'sI和Geary's C两个指数。前者比较常用。全局MoranpsI的值介于-1～1，大于0为正相关；小于0为负相关；接近0则表示邻接空间单元不相关。

B、局域空间自相关

局部空间自相关可以帮助我们更好的把我空间要素异质性特征。计算局部空间自相关有LISA等。会出现四种关系：高高、低低、高低、低高。

（2）区域空间模式分析

利用分位法将数据分成几个等级，将几种等级的数据导入地图中，会直观的看到每个地区之间的差异和相关性。

（3）基于DEM的县域经济空间宏观局势分析

基于DEM的县域经济空间宏观局势分析是分析地形地貌与经济发展有一定的关联性。为揭示两者的关系，在ArcGIS平台中将省DEM与县域边界矢量图叠加，基于Zonal Statistics工具统计出各县域的平均高程，与县域经济综合指数在地统计分析模块中分别作趋势分析。

（4）反距离加权法

反距离加权法是常用的空间内插方法之一，认为与未采样点距离最近的若干个点对未采样点值的贡献最大，其贡献与距离成反比。

2、对区域经济空间格局进行分析

经济空间结构是各种经济活动在区域内的空间分布状态及空间组合形式，是区域经济的一种重要结构。区域空间结构不是单纯的空间构架，而是通过一定的空间组织形式把分散于地理空间的相关资源和要素连接起来，可以说它是各种经济活动进行的基础和前提，而且区域经济空间结构还能产生特殊的经济效益，比如节约经济、集聚经济、规模经济等多种形式。对经济的空间格局分析常用的方法：区域空间模式分析、重心分析等。

（1）区域空间模式分析：利用分位法将数据分成几个等级，将几种等级的数据导入地图中，会直观的看到经济空间格局及其变化。

（2）重心分析：重心即加权平均中心，是通过赋予空间对象几何坐标的不同权重，将空间对象的其他属性如人口、土地利用类型、经济发展指标加以考虑，并对其加权平均中心的结果进行比较，直观的表现区域经济空间格局。

3、对区域产业结构布局进行分析

由于区域产业结构受多种因素的影响，而且产业结构的合理化程度也直接影响着区域经济的发展，所以区域产业结构布局分析显得也比较重要。利用GIS技术来进行分析，关键是怎样把区域产业结构分析模型与GIS系统空间分析模块结合起来。往往通过以下两种方式进行诠释。

（1）GIS绘图法

运用ArcMap软件制作专题地图，将产业结构相似的县（区）用同一种颜色或样式表达，这样我们就可以在图上看出区域之间产业结构演化的空间信息。

（2）结构偏离度研究法

产业结构空间演化是在经济发展过程中实现的，在其演化过程中，就业结构与产值结构同时发生复杂变动。将产值结构和就业结构的变动联系起来加以分析，用以测定社会经济发展水平的均衡性。

4、总结与创新

在国内，GIS在区域经济学中的应用是从研究商业环境开始的，但仅仅是一个设想和初探。紧接着研究者把目光聚集在将GIS技术应用到简单的区域经济分析中，从而进行辅助的规划决策。大部分的研究者利用GIS技术和传统统计技术相结合来研究区域经济之间的相关性和差异性。在1991年至2013年的研究中，70%的文章是关于研究区域经济之间的相关性和差异性。少数的研究者提到利用GIS研究气候和土壤条件对农业经济的影响，可达性对各区域经济的影响等。

通过总结近十年的GIS区域经济学研究中应用的文献，并且理清思路，提出一些创新的研究内容，比如，可以将GIS与区位理论相结合，研究居民聚集地的区位要素。也可以研究高校对附近个体商户利润额的影响。如果条件允许可以序列创新理论为基础，利用GIS从政府优惠措施对区域经济发展的影响角度，模拟出政府优惠措施对区域经济中技术发展和劳动人口流动的影响。（作者单位：内蒙古大学）

参考文献：

[1]郭红，姜春晖，李晓越.基于GIS的东北地区经济空间结构演变与发展趋势分析[J].测绘与空间地理信息，2009，（2）：1-3.

[2]吴信才，白玉琪，郭玲玲.地理信息系统（GIS）发展现状及展望[J].计算机工程与应用，2004，4：8-9.

[3]谢元礼，胡斌.浅谈GIS的发展历程与趋势[J].北京测绘，2001（1）：16-18

[4]安虎森，邹璇.区域经济学的发展及其趋势[J].生产力与研究，2004（1）：180-186.

[5]史嵘，肖龙阶.地理信息系统在区域经济研究中的应用[J].南京航空航天大学学报，2006（9）：54-56.

[6]肖根如，帅菲.GIS技术在区域经济分析中的应用[J].地理空间信息，2007，1（5）：75-77.